Faible pression, enjeux élevés : Les physiciens de l'UNLV font des progrès importants dans la course à la supraconductivité à température ambiante.
La recherche récemment publiée s'appuie sur la découverte historique d'un supraconducteur à température ambiante faite par l'équipe en 2020, en reproduisant les résultats avec une efficacité encore plus grande.
Moins de deux ans après avoir choqué le monde scientifique avec la découverte d'un matériau capable d'être supraconducteur à température ambiante, une équipe de physiciens de l'UNLV a encore relevé le défi en reproduisant l'exploit à la pression la plus basse jamais enregistrée.
En d'autres termes, la science n'a jamais été aussi proche d'un matériau utilisable et reproductible qui pourrait un jour révolutionner la façon dont l'énergie est transportée.
Ashkan Salamat, physicien à l'UNLV, et son collègue Ranga Dias, physicien à l'université de Rochester, ont fait la une des journaux internationaux en 2020 en rapportant pour la première fois la supraconductivité à température ambiante. Pour réaliser cet exploit, les scientifiques ont synthétisé chimiquement un mélange de carbone, de soufre et d'hydrogène, d'abord dans un état métallique, puis dans un état supraconducteur à température ambiante, en utilisant une pression extrême - 267 gigapascals - des conditions que l'on ne trouve que dans la nature, près du centre de la Terre.
Moins de deux ans plus tard, l'équipe est maintenant en mesure de réaliser cet exploit à seulement 91 GPa, soit environ un tiers de la pression initialement prévue.
Une équipe de physiciens du Nevada Extreme Conditions Lab (NEXCL) de l'UNLV a utilisé une cellule à enclume de diamant, un dispositif de recherche similaire à celui illustré, dans le cadre de ses recherches pour abaisser la pression nécessaire à l'observation d'un matériau capable de supraconductivité à température ambiante.
NEXCL
Une super découverte
Grâce à un réglage détaillé de la composition du carbone, du soufre et de l'hydrogène utilisés dans la percée initiale, les scientifiques sont en mesure de produire un matériau à une pression inférieure qui conserve son état de supraconductivité.
"Il s'agit de pressions d'un niveau difficile à comprendre et à évaluer en dehors du laboratoire, mais notre trajectoire actuelle montre qu'il est possible d'atteindre des températures supraconductrices relativement élevées à des pressions toujours plus basses, ce qui est notre objectif ultime", a déclaré l'auteur principal de l'étude, Gregory Alexander Smith, un étudiant diplômé chercheur au Nevada Extreme Conditions Laboratory (NEXCL) de l'UNLV. "Au bout du compte, si nous voulons fabriquer des dispositifs répondant aux besoins de la société, nous devons réduire la pression nécessaire à leur création."
Bien que les pressions soient encore élevées - environ mille fois plus élevées que celles que vous subissez au fond de la fosse des Mariannes de l'océan Pacifique - elles continuent de se rapprocher de l'objectif d'une pression proche de zéro. Cette course s'accélère de façon exponentielle à l'UNLV, car les scientifiques comprennent mieux la relation chimique entre le carbone, le soufre et l'hydrogène qui composent le matériau.
"Notre connaissance de la relation entre le carbone et le soufre progresse rapidement, et nous trouvons des ratios qui conduisent à des réponses remarquablement différentes et plus efficaces que celles observées initialement", a déclaré Salamat, qui dirige le NEXCL de l'UNLV et a contribué à la dernière étude. "L'observation de phénomènes aussi différents dans un système similaire montre la richesse de Mère Nature. Il y a encore tellement de choses à comprendre, et chaque nouvelle avancée nous rapproche du précipice des dispositifs supraconducteurs de tous les jours."
Le Saint-Graal de l'efficacité énergétique
La supraconductivité est un phénomène remarquable observé pour la première fois il y a plus d'un siècle, mais uniquement à des températures remarquablement basses qui empêchaient toute idée d'application pratique. Ce n'est que dans les années 1960 que les scientifiques ont imaginé que l'exploit était possible à des températures plus élevées. La découverte en 2020 par Salamat et ses collègues d'un supraconducteur à température ambiante a enthousiasmé le monde scientifique, notamment parce que cette technologie permet un flux électrique sans résistance, ce qui signifie que l'énergie passant par un circuit pourrait être conduite à l'infini et sans perte de puissance. Cette technologie pourrait avoir des répercussions majeures sur le stockage et la transmission de l'énergie et contribuer à l'amélioration des batteries des téléphones portables et à la mise en place d'un réseau énergétique plus efficace.
"La crise énergétique mondiale ne montre aucun signe de ralentissement et les coûts augmentent en partie à cause du réseau énergétique américain qui perd environ 30 milliards de dollars par an en raison de l'inefficacité de la technologie actuelle", a déclaré M. Salamat. "Pour un changement sociétal, nous devons être à la pointe de la technologie, et le travail qui se fait aujourd'hui est, je crois, à l'avant-garde des solutions de demain."
Selon Salamat, les propriétés des supraconducteurs peuvent soutenir une nouvelle génération de matériaux qui pourraient changer fondamentalement l'infrastructure énergétique des États-Unis et au-delà.
"Imaginez que vous exploitiez l'énergie au Nevada et l'envoyiez à travers le pays sans aucune perte d'énergie", a-t-il déclaré. "Cette technologie pourrait un jour rendre cela possible".
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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